ما هي أنظمة تخزين الطاقة؟

نظام تخزين الطاقة ، بعبارات بسيطة ، عبارة عن مجموعة من الأجهزة الفنية التي يمكنها تخزين الطاقة وإطلاقها للاستخدام عند الحاجة. إنه يشبه "بنك الخنزير" الطاقة ، ويمتص الطاقة الزائدة عندما تكون إمدادات الطاقة وفيرة ، وإطلاق الطاقة عندما تكون قمم الطلب على الطاقة أو العرض غير كافية ، مما يضمن استقرار واستمرارية إمدادات الطاقة.

من منظور وسائط تخزين الطاقة والأنواع التقنية ، فإن أنظمة تخزين الطاقة غنية ومتنوعة. من بينها ، تتركز أنظمة تخزين الطاقة الكهروكيميائية على أنواع مختلفة من البطاريات ، مثل أنظمة تخزين طاقة بطارية الليثيوم أيون. تقوم بطاريات الليثيوم أيون بتخزين الطاقة الكهربائية وإطلاقها من خلال عملية التضمين وإلغاء التمييز في أيونات الليثيوم في مواد القطب الإيجابي والسلبي. يحتوي هذا النظام على مزايا كثافة الطاقة العالية وكفاءة الشحن والتفريغ الجيدة نسبيًا ، وقد تم استخدامها على نطاق واسع في أنظمة الطاقة الموزعة والسيارات الكهربائية وتخزين الطاقة المنزلية. ومع ذلك ، فإنه يواجه أيضًا تحديات مثل التكلفة العالية ، وموارد الليثيوم النادرة ، ومخاطر السلامة ، مثل الهرب الحراري في بيئات درجات الحرارة المرتفعة.

تعد أنظمة تخزين طاقة بطارية حمض الرصاص خيارًا أكثر تقليدية ومنخفضة التكلفة. يستخدم ثاني أكسيد الرصاص والرصاص كأقطاب أقطاب ومحلول حمض الكبريتيك ككهارل لتنفيذ التفاعلات الكيميائية لتخزين الطاقة. تقنية بطارية الحمض الناضجة ناضجة وموثوقة. غالبًا ما يتم استخدامه في بعض المناسبات التي تكون فيها كثافة الطاقة عالية والتحكم في التكاليف صارمة ، مثل وحدات تخزين الطاقة في أنظمة الطاقة الشمسية الصغيرة خارج الشبكة ، ولكنها ذات كثافة منخفضة الطاقة ، وحياة محدودة للدورة ، وحجم ووزن كبير.

يعد نظام تخزين الطاقة المادية أيضًا عضوًا مهمًا في عائلة تخزين الطاقة. يستخدم نظام التخزين الضخ فرق التضاريس لضخ المياه إلى الخزانات العالية عندما يكون هناك كهرباء زائدة ، ويتم تحويل الكهرباء إلى طاقة جاذبية محتملة ؛ عندما تكون الكهرباء ضيقة ، يتدفق الماء على ارتفاع عالٍ إلى دفع التوربينات لتوليد الكهرباء. لديها سعة تخزين كبيرة للطاقة ويمكن أن توفر إمدادات طاقة مستقرة لفترة طويلة. إنها ذات أهمية كبيرة لذروة وتكرار شبكة الطاقة. ومع ذلك ، من الواضح أن بنائها مقيد بالظروف الجغرافية. يتطلب مصادر تضاريس ومائية مناسبة ، وفترة البناء طويلة والاستثمار ضخم.

يوجد أيضًا نظام تخزين طاقة هواء مضغوط ، يستخدم الكهرباء لضغط الهواء أثناء فترات الكهرباء المنخفضة وتخزينه في جهاز تخزين غاز معين ، ويصدر هواء الضغط العالي لدفع معدات توليد الطاقة أثناء استهلاك الكهرباء الذروة. كما أن لديها القدرة على تخزين الطاقة على نطاق واسع ، ولكن لديها متطلبات عالية لمرافق تخزين الغاز ، ويجب تحسين كفاءة تحويل الطاقة.

تلعب أنظمة تخزين الطاقة دورًا لا يمكن الاستغناء عنه في المجتمع الحديث. في مجال الكهرباء ، يمكن أن يوازن بين التناقض بين العرض والطلب بين توليد الطاقة واستهلاك الطاقة ، وتحسين ثبات وموثوقية شبكة الطاقة ، وتعزيز الوصول على نطاق واسع واستهلاك الطاقة المتجددة. على سبيل المثال ، توليد طاقة الرياح وتوليد الطاقة الشمسية متقطع ومتقلب. يمكن أن أنظمة تخزين الطاقة هذه تخزين هذه الطاقات الكهربائية غير المستقرة بحيث يمكن دمجها بشكل ثابت في شبكة الطاقة وتقليل ظاهرة "التخلي عن الرياح والضوء".

في المجال الصناعي ، يمكن استخدام أنظمة تخزين الطاقة كمصادر للطاقة الاحتياطية لضمان التشغيل الطبيعي للمعدات الرئيسية أثناء انقطاع التيار الكهربائي أو إمدادات الطاقة غير المستقرة ، وتجنب الخسائر الضخمة الناجمة عن انقطاع الإنتاج. على مستوى الأسرة ، يمكن أن أنظمة تخزين الطاقة المنزلية تخزين الكهرباء الزائدة الناتجة عن الألواح الشمسية ، وتحقيق الاكتفاء الذاتي في استهلاك الكهرباء المنزلية ، وتقليل فواتير الكهرباء ، وتوفير طاقة الطوارئ أثناء انقطاع التيار الكهربائي.

مع التقدم المستمر للعلوم والتكنولوجيا ، تتحرك أنظمة تخزين الطاقة نحو كثافة الطاقة العالية ، والكفاءة العالية ، وزيادة السلامة والموثوقية ، وخفض التكاليف. تقنيات تخزين الطاقة الجديدة مثل بطاريات الصوديوم والكبريت وبطاريات التدفق هي أيضًا ناشئة وتتحسن باستمرار. إن مستقبل أنظمة تخزين الطاقة مليء بالإمكانيات اللانهائية وسوف يلعب دورًا مهمًا بشكل متزايد في بناء نظام طاقة أنظف وأكثر كفاءة واستدامة.